水泥搅拌桩在排洪渠软基处理中的应用——以平潭综合实验区防洪防潮工程为例

林翰清

(福建省水利水电建设有限公司，福建 福州 350001)

软土普遍有含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低、渗透性差等特点，极易造成排洪渠堤岸边坡失稳、沉降变形、渠内隆起，影响排洪渠的施工和正常使用。随着施工技术水平的提高，各种软基处理方法得到广泛使用，如抛石挤淤、水泥土搅拌桩复合地基、固结排水法、钻孔灌注桩等[1]。本文通过工程实例，介绍了地基处理方式及水泥搅拌桩在软土中的施工工艺、注意事项及检测方法。检测结果表明该工程采用水泥土搅拌桩提高软土地基承载力效果良好[2]。

1 工程概况

平潭综合实验区防洪防潮工程主要由幸福洋片区、金井湾片区及坛南湾片区三大区域组成，5#排洪渠项目位于金井湾片区，工程任务为防洪排涝，其排涝标准采用20 a一遇，建筑物级别为2级，临时建筑物级别为4级[3]。5#排洪渠头部接1#渠末端，渠道依次穿越北厝路、金井三路、金井五路等主干道后渠末端与2#排洪渠相接，排洪渠总长度1110 m，新建左右岸防洪堤长分别为1110 m 和1066 m，渠底宽度为30 m，渠顶宽度为44 m，景观水位为0.80 m，排洪渠两岸防洪堤堤顶高程为3.30 m，50 a一遇设计洪水位在3.06～2.96 m，河道底高程-1.10～-0.55 m。

项目区域由原火烧港盐场滩涂上吹填造地形成，地基力学性能较差。该区域下卧淤泥质土层较厚，天然含水率较大且地质复杂。根据金井湾片区安全度汛的需要，在本工程招投标工作开始前半年，又在工程施工范围内临时开挖、建设应急排洪渠，行洪排涝，造成施工区域的地质(土体含水率)发生变化。地层主要物理力学指标见表1。

表1 排洪渠基础地层主要力学指标

2 地基处理方案

工程采用湿法喷浆搅拌复合地基处理，搅拌桩φ600梅花型布置，固化剂采用42.5普通硅酸盐水泥，要求水泥土60 d强度达到1.6 MPa,桩长控制标准：当软土层厚度<15 m时，需穿透淤泥质层并伸入持力层60 cm；当软土层厚≥15 m时，桩长控制为15 m。经处理后的复合地基承载力特征值>100 kN，单桩承载力特征值>142 kN。排洪渠基础处理断面图如图1所示。

图1 排洪渠基础处理断面(单位：mm)

3 施工工艺及技术要点

3.1 主要施工参数

搅拌桩施工前，应通过现场工艺试桩确定主要施工工艺及参数：采用“四搅两喷”的施工工艺，施工桩径为600 mm，水灰比采用0.5，水泥掺入量为19%(94 kg/m)，浆液比重(水灰比0.5、水泥掺量19%时的浆液比重=1.82 t/m3)，注浆压力保持在0.5～0.6 MPa，提升速度按≤1.07 m/min，下沉速度按≤0.98 m/min，喷浆量≥78.9L/min，桩长控制标准：软土层厚度<15 m(电流突变至52～56A)时需进入持力层60 cm，软土层厚≥15 m(电流23～27A稳定)时桩长控制为15 m。

3.2 施工工艺

搅拌桩机械就位对中整平→制配水泥浆→搅拌下沉并喷浆(第1搅第1喷工序)→搅拌、提升(第2搅工序)→重复搅拌下沉并喷浆(第3搅第2喷工序)→搅拌、提升(第4搅工序)→完成桩基施工→移位至下一桩位，重复以上工序进行下一搅拌桩施工。

3.3 施工技术要点

(1)场地平整。施工前应对施工场地除障整平，软弱基础应采取回填50 cm中粗砂，保障搅拌桩机平稳运行。

(2)放样定线、钻机就位。按设计图纸对施工区域放样定线定桩位，钻机设备安装调试，移至桩位，检查桩机运行情况和输浆管道是否畅通。

(3)原材料控制。进场水泥需有出厂检测报告并按规定检验合格后方可使用。

(4)浆液控制。按试验参数水灰比拌制浆液，拌制好后应进行过滤，防止水泥结块或其他杂物堵塞输浆管路，控制浆液用量使用情况，拌制好的浆液一般不超过2 h。水泥用量与喷浆泵送时间要安排专人及时记录。

(5)施工中断处理。水泥搅拌桩施工应连续进行，因故中断，为防止断桩，停机30 min以内在搅拌机重新启动后，将深层搅拌叶下沉至中断位置0.5 m后再继续施工。停机超过3 h，为防止输浆管堵塞，应对输浆线路进行清洗。

(6)桩机搅拌提升速度、搅拌次数、喷浆量、喷浆压力等满足试桩确定参数的要求，应安排专人记录施工过程。

(7)采用“四搅二喷”工艺的，桩机首次下沉时喷浆量应控制在浆量的50%以内，严禁带水下钻。当下沉至桩底高程时应停止提升，搅拌30 s ,保证桩头质量均匀密度。提升停止喷浆面应高于设计基面50 cm，以保证桩顶质量。

3.4 成桩后的质量检验

为保证水泥搅拌桩施工质量，首先从施工原始记录看施工过程是否符合规范要求，从源头上进行控制。其次可通过开挖检验、钻孔取芯、荷载试验等方法进行复合地基质量检验。

本工程水泥搅拌桩共成桩57 987 m，为检验桩身成桩质量及基础处理效果，本工程采用开挖检验、钻孔取芯、静载试验对水泥搅拌成桩后质量进行检测：

(1)开挖检验。成桩7 d后采用浅部开挖桩头检查搅拌均匀性及成桩直径。检查数量以总桩数的5%控制，开挖深度应超过停浆面以下50 cm。基槽开挖后应检验搅拌桩的桩位、数量与桩顶质量是否满足设计要求。本工程共开挖检验280根，检验结果符合设计要求。

(2)钻孔取芯。成桩60 d后通过桩体钻探取芯，直观检测水泥浆与软土拌和均匀性，检验桩长是否符合设计要求，通过芯样制备试件检验水泥土强度。检验数量以总桩数的0.5%控制。本工程钻探取芯共检测28根，结果显示搅拌桩搅拌较均匀，胶结较好，局部水泥土呈块状、碎块状，断口基本吻合，采芯率均>80%，桩身水泥土无侧限抗压强度范围为1.8～2.4 MPa，大于设计值1.6 MPa，桩长及持力层均满足设计要求。部分检测结果见表2。

表2 部分钻孔取芯检测结果

(3)静载试验。成桩60 d后进行现场载荷试验确定复合地基、单桩承载力检测。检验数量以总桩数0.5%～1.0%控制。本工程搅拌桩复合地基静载荷共检测28处，检测结果显示复合地基承载力特征值均≥设计值100 kN；搅拌桩复合地基增强体单桩静载荷以共检测28处，检测结果显示单桩竖向抗压极限承载力均≥设计值142 kN，地基处理效果良好，符合设计要求。部分检测结果如表3、表4。

表3 复合地基增强体单桩静载荷试验成果

表4 单桩复合地基静载荷试验成果

4 结 语

平潭综合实验区防洪防潮工程金井湾片区排洪渠5#排洪渠工程采用水泥搅拌桩进行复合基础处理，从分析地基处理方式入手，明确质量技术要求，从施工过程质量控制到施工后的质量检测，加强现场管理，对出现的问题及时解决，达到了提高排洪渠软土地基承载力和稳定性的目的。工程从2018年完工运行至今，未发现地基明显沉降，确保了上部结构物安全与稳定，基础处理效果良好。